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基于变分模态分解及能量熵的微震信号降噪方法 被引量:40
1
作者 张杏莉 卢新明 +1 位作者 贾瑞生 阚淑婷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期356-363,共8页
为了从含噪微震监测数据中提取有效的微震信号,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和能量熵的自适应微震信号降噪方法。采用变分模态分解法对含噪微震信号进行自适应分解,得到一系列按频率从高到低的变分... 为了从含噪微震监测数据中提取有效的微震信号,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和能量熵的自适应微震信号降噪方法。采用变分模态分解法对含噪微震信号进行自适应分解,得到一系列按频率从高到低的变分模态分量;计算每个变分模态分量的能量熵,搜索并辨识出噪声与信号的分界;剔除高频噪声,将剩余分量进行重构,得到降噪后的微震信号。通过与基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的微震信号降噪方法对比,从信噪比、降噪后信号占原信号的能量百分比和原信号与降噪后信号的均方根误差3个评价指标上定量说明该方法在微震信号降噪中表现出更好的降噪效果。 展开更多
关键词 微震 降噪 变分模态分解 能量熵
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微地震信号频率特性分析 被引量:14
2
作者 方兵 孙成禹 +1 位作者 唐杰 李晶晶 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期411-417,1-2,共7页
微地震信号的频率可影响地震资料的分辨率等,是一种重要特征参数。本文分析了微地震信号的频率特性,研究了信号在传播过程中的三个影响因素:震源破裂尺度、传播介质的黏弹性效应和接收仪器的响应频带等。结果表明:随着微地震信号传播距... 微地震信号的频率可影响地震资料的分辨率等,是一种重要特征参数。本文分析了微地震信号的频率特性,研究了信号在传播过程中的三个影响因素:震源破裂尺度、传播介质的黏弹性效应和接收仪器的响应频带等。结果表明:随着微地震信号传播距离的增大,信号频率降低,当传播到一定距离时,信号频率基本不再变化;完全弹性介质中地震波主频不变,但在黏弹性介质中,随着传播距离的增大,地震波能量急剧减小、主频明显变低;地震信号在传播过程中其主频呈总体下降趋势,但在层位界面处主频有一个增大的转折。 展开更多
关键词 微地震 频率特性 声发射 分辨率 监测技术 能量
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基于微震监测的地下采场稳定性分析 被引量:2
3
作者 原新宇 李敏 +2 位作者 苏凤波 许宏图 王奕仁 《有色金属(矿山部分)》 2024年第2期88-92,101,共6页
微震监测技术已经成为深部地压研究和管理的一个基本手段。基于IMS微震监测系统,对中色白音诺尔铅锌矿地下采区采掘过程引起的岩体微破裂进行监测,可有效反映目标区域内采空区及生产作业采场的稳定性。数据分析表明:1)通过微震事件时空... 微震监测技术已经成为深部地压研究和管理的一个基本手段。基于IMS微震监测系统,对中色白音诺尔铅锌矿地下采区采掘过程引起的岩体微破裂进行监测,可有效反映目标区域内采空区及生产作业采场的稳定性。数据分析表明:1)通过微震事件时空分布分析、b值法和能量指数EI、施密特数Scs与累计视体积CAV关系法,结合现场施工情况可更加准确地分析微震数据,有效评价地下采场的整体稳定性,得出合理结论;2)在EI降低的前提下,CAV曲线在拐点处斜率降低对应微震事件发生的概率或事件数较近前值降低,反之亦然;在Scs降低的前提下,无论CAV曲线在拐点处斜率增减,微震事件发生的概率或事件数较近前值均减小;3)该有色金属矿山地下采区大爆破余震事件发生频率显著降低,该生产采场稳定性较好。该系统的应用对中色白矿地下矿床开采中的防震减灾和安全生产将起到积极的作用。 展开更多
关键词 微震监测 时空分布 b值法 能量指数 施密特数 累计视体积
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基于最小平方法的微震震级与能量关系研究 被引量:7
4
作者 王元杰 霍永金 +2 位作者 张宗文 王传朋 赵成利 《煤矿开采》 北大核心 2015年第4期104-106,共3页
为提高微震监测系统计算得到震级的准确性,研究了微震监测系统计算震级和能量的方法,采用最小平方法对微震监测系统的震级-能量关系式参数进行了优化。以华丰煤矿数据为例,采用最小平方法计算得到的震级-能量关系式参数a,b分别为3.484,2... 为提高微震监测系统计算得到震级的准确性,研究了微震监测系统计算震级和能量的方法,采用最小平方法对微震监测系统的震级-能量关系式参数进行了优化。以华丰煤矿数据为例,采用最小平方法计算得到的震级-能量关系式参数a,b分别为3.484,2.123。采用新参数得出的震级与地震台提供震级比较接近,从而验证了最小平方法优化震级-能量关系式参数的可行性。 展开更多
关键词 最小平方法 微震 震级 能量
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Gradient principle of horizontal stress inducing rock burst in coal mine 被引量:6
5
作者 何江 窦林名 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第10期2926-2932,共7页
Based on the stress distribution characteristics of rock burst multiple sites, the criterion of horizontal stress inducing layer dislocation rock burst was established. Accordingly, the influencing factors were analyz... Based on the stress distribution characteristics of rock burst multiple sites, the criterion of horizontal stress inducing layer dislocation rock burst was established. Accordingly, the influencing factors were analyzed. The analysis results indicate that the stress condition, edge of etastic zone depth, supporting strength, and the friction angle and cohesion among coal stratum, roof and floor are sensitive factors. By introducing double-couple model, the layer dislocation rock burst was explained and the energy radiation characteristics were analyzed. The SOS micro-seismic monitoring system was applied to observe the rock burst hazards about a mining face. The results show that P- and S-wave energy radiations produced by rock burst have directional characteristics. The energy radiation characteristics of the 22 rock bursts occurring on 79Z6 long-wall face are basically the same as theoretical results, that is, the ratio of S-wave energy of sensor 4 to 6 is about 1.5 and that of P-wave is smaller than 0.5. The consistency of the monitored characteristics of the energy radiation theoretically increases with the total energy increasing. 展开更多
关键词 horizontal stress rock burst gradient principle micro-seismic monitoring directional characteristic energy radiation
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厚煤层工作面顶板破断与能量场动态演化规律
6
作者 刘海洋 孟凡林 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第3期153-160,共8页
为了解决深井厚煤层工作面基本顶断裂时易使工作面前方支承压力显著增高和能量积聚的问题,以某矿5301综放工作面为工程背景,通过现场微震和工作面前方支承压力监测,并结合三维数值模拟,获得工作面推进过程中顶板破断、超前支承压力与能... 为了解决深井厚煤层工作面基本顶断裂时易使工作面前方支承压力显著增高和能量积聚的问题,以某矿5301综放工作面为工程背景,通过现场微震和工作面前方支承压力监测,并结合三维数值模拟,获得工作面推进过程中顶板破断、超前支承压力与能量场的演化规律,揭示工作面基本顶超前破断对能量场动态演化的影响。研究结果表明:基本顶断裂时,破断岩梁回转运动致使断裂线与工作面煤壁之间煤体破坏,导致工作面前方18 m范围内煤体能量释放,弹性能密度由55 kJ降低至28.5 kJ;随着基本顶与覆岩离层量增大,基本顶对上部岩层的支承点前移至断裂线以外位置,支承应力峰值前移至煤壁前方20~25 m左右,相应的断裂线以外煤体(煤壁前方22~90 m)可释放弹性应变能积聚(能量总增加量为176.2 kJ),能量峰值由80.15 kJ增大至136 kJ,能量集中系数达到2.94。 展开更多
关键词 深部动力灾害 微震监测 顶板破断 数值模拟 能量场
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基于HHT的煤岩破裂微震信号分析 被引量:3
7
作者 商鹏 雷文杰 冷军发 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第2期33-37,共5页
微震信号处理是目前研究微震监测技术应用领域中的一个重要课题,应用ESG微震监测系统采集煤巷炮掘过程中产生的煤岩破裂微震信号,针对所采集微震信号具有明显的持续时间短、突变快等特点,选用希尔伯特黄变换(HHT)对其进行处理。HHT包括... 微震信号处理是目前研究微震监测技术应用领域中的一个重要课题,应用ESG微震监测系统采集煤巷炮掘过程中产生的煤岩破裂微震信号,针对所采集微震信号具有明显的持续时间短、突变快等特点,选用希尔伯特黄变换(HHT)对其进行处理。HHT包括EMD分解和Hillert变换两部分,微震信号经过EMD自适应分解得出9个IMF分量和一个残余分量,对各IMF分量进行Hillert变换做出Hillert谱,从Hillert谱中得出煤岩破裂微震信号频率响应主要集中在500-800Hz,用边际能量谱加以验证得出Hillert谱在应用中的准确性,为进一步认识煤岩破裂的机理和预测煤岩动力灾害提供了有效的技术途径。 展开更多
关键词 HHT变换 煤岩破裂 微震信号 希尔伯特谱 边际能量谱
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高阶矩有效微地震事件拾取处理方法 被引量:3
8
作者 宋维琪 喻智超 +2 位作者 杨勤勇 姜宇东 郭全仕 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期388-393,332-333,共6页
常规的长/短时窗能量比方法对于低信噪比记录的有效事件漏拾率较高。在高阶矩理论分析的基础上,把原来利用长/短时窗比拾取有效事件的方法改进为高阶矩时窗比方法;针对微地震记录的变化特点,对计算结果进行取对数处理,并把固定窗口改进... 常规的长/短时窗能量比方法对于低信噪比记录的有效事件漏拾率较高。在高阶矩理论分析的基础上,把原来利用长/短时窗比拾取有效事件的方法改进为高阶矩时窗比方法;针对微地震记录的变化特点,对计算结果进行取对数处理,并把固定窗口改进为自适应变化窗口,利用相关分析结果进行事件的拾取;最后通过实际资料处理效果分析,验证了高阶矩有效微地震事件拾取方法的效果。 展开更多
关键词 高阶矩 微地震事件 能量比 取对数
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深部岩体隧洞岩爆灾害影响因素分析 被引量:3
9
作者 于洋 刁心宏 +1 位作者 赵秀绍 朱陈 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第3期183-189,共7页
深部岩体隧洞施工过程中频发的岩爆灾害时常会造成大量的人员伤亡以及巨大的财产损失。基于某水电站4条引水隧洞开挖过程中的大量的岩爆实例,以数值运算为主要研究手段,从能量的角度出发对影响岩爆灾害发生的关键性因素进行了研究,结果... 深部岩体隧洞施工过程中频发的岩爆灾害时常会造成大量的人员伤亡以及巨大的财产损失。基于某水电站4条引水隧洞开挖过程中的大量的岩爆实例,以数值运算为主要研究手段,从能量的角度出发对影响岩爆灾害发生的关键性因素进行了研究,结果表明:相同长度的隧洞开挖过程中随着单循环开挖步长的增大,微震能量释放值不断增大,岩爆的发生频次具有增加的趋势;当开挖速度控制在合理范围内时,围岩稳定性可以得到有效控制,当其突破到临界状态以上时,岩爆的发生频次具有显著增加的特征;在一定埋深范围内随着埋深的增加,岩爆发生的频率、强度具有明显增加的趋势;上述研究结果可以为高地应力条件下地下隧洞开挖过程中岩爆的预测与防治提供合理的科学依据。 展开更多
关键词 水电站 引水隧道 岩爆 数值模拟 微震能量
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综放孤岛工作面微震能量分形研究 被引量:3
10
作者 范鹏宏 聂百胜 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第10期29-33,39,共6页
为研究孤岛工作面开采引起的微震活动规律,提高煤岩动力灾害监测预警的时效性,以余吾煤矿N1202综采放顶煤孤岛工作面为工程背景,采用现场微震监测和理论分析的方法,从震源定位、能量、事件数及矩震级等方面,对工作面矿震发展过程的微震... 为研究孤岛工作面开采引起的微震活动规律,提高煤岩动力灾害监测预警的时效性,以余吾煤矿N1202综采放顶煤孤岛工作面为工程背景,采用现场微震监测和理论分析的方法,从震源定位、能量、事件数及矩震级等方面,对工作面矿震发展过程的微震活动进行了研究,获得了微震信号的变化规律;引入分形理论,提出了微震活动的能量分形分析方法,验证了采动引起的微震能量分布具有分形特性,揭示了矿震发生过程的能量分形维数变化规律。研究结果显示:在整个监测期间,微震活动能量以中、高能量释放为主;矿震事件主要发生在超前工作面30~70m高应力集中区,靠近运输巷附近的顶底板和煤层中,矩震级为1.05级,能量释放大于10^8J;在矿震发生前的"缺震"阶段,单日累计能量、矩震级、事件数及能量分形维数处于较低值,当单日累计能量、矩震级及分形维数开始增长到矿震当天会达到较高值,能量分形维数值越大,高能量释放的微震事件所占的比例会越多。 展开更多
关键词 综采放顶煤 孤岛工作面 微震信号 矿震 能量分形
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隧道突涌水防突结构微震响应初至拾取方法研究 被引量:2
11
作者 李利平 陈彦好 +4 位作者 靳昊 成帅 孙子正 胡慧江 陈迪杨 《中国铁路》 2019年第11期89-97,共9页
微震监测技术可通过对防突结构微震事件活动的监测实现对突涌水灾害时空演化过程的评价,而微震信号P波初至的精确拾取是突涌水通道活动精准定位的前提。为了实现突涌水过程中微震信号P波初至的精确拾取,提出能量分析拾取法,基于单自由... 微震监测技术可通过对防突结构微震事件活动的监测实现对突涌水灾害时空演化过程的评价,而微震信号P波初至的精确拾取是突涌水通道活动精准定位的前提。为了实现突涌水过程中微震信号P波初至的精确拾取,提出能量分析拾取法,基于单自由度振动体系(SDOF)将突涌水微震事件引起的质点加速度运动记录进行能量域转化,使得时间序列中的波至特征在体系输入能、阻尼耗能及弹性动能序列上得到凸显,以此实现P波初至的精准识别,提高定位精度。对比分析不同信噪比微震信号,验证了该方法对于低信噪比的微震信号仍具有明显特征响应。通过构建震源定位双曲线模型,进行STA/LTA的2种拾取方法误差验证。实例显示,定位误差分布范围从STA/LTA的13.3 m缩窄至基于能量分析拾取法的7.8 m。结果表明:该拾取方法优于STA/LTA,能够在无预设阈值的情况下完成波动初至的拾取,避免了预设阈值的人为误差,具有更好的误差控制。 展开更多
关键词 隧道工程 微震 初至拾取 单自由度振动体系 能量域分析 无阈值拾取 误差控制
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矿山微震震源能量表达方法与应用研究 被引量:1
12
作者 王建群 朱权洁 张尔辉 《煤炭工程》 北大核心 2020年第10期86-91,共6页
为了克服传统微震监测预报方法采用对微震事件发生频度、数量和定位上,不能从单一的微震事件上进行判断的技术弊端。借鉴于天然地震能量理论,提出了一种建立矿山微震震源能量求解的方法,并建立了震源点实际能量与微震监测能量的关系式... 为了克服传统微震监测预报方法采用对微震事件发生频度、数量和定位上,不能从单一的微震事件上进行判断的技术弊端。借鉴于天然地震能量理论,提出了一种建立矿山微震震源能量求解的方法,并建立了震源点实际能量与微震监测能量的关系式。研究了以炸药当量表述微震震源能量,通过炸药当量与震级的关系,基于震源能量求出矿震震级。现场研究结果表明:微震震源能量对预测矿难、预报周期来压、卸压效果评价、构造地带活化评价以及地压异常区域的确立,有着较为显著的意义。研究结果表明建立微震震源能量与炸药用药量、矿震震级的关系可以定量计算微震事件释放能量的大小,为矿山灾害的预警提供一种新的评判标准,可用于指导矿山安全生产。 展开更多
关键词 微震 震源能量 炸药当量 震级 爆破地震波
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采动效应微震特征及其变化规律 被引量:15
13
作者 雷文杰 王兆丰 韩真理 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期795-803,共9页
依据采动应力是煤与瓦斯突出的外在动力,构建煤巷采动微震监测系统,分析煤壁崩落过程及其诱因,研究顶板、煤壁破裂微震动态响应特征,了解采动应力显现、调整变化规律。优选小波基函数,按照频率顺序将半小时内396次采动效应触发的微震事... 依据采动应力是煤与瓦斯突出的外在动力,构建煤巷采动微震监测系统,分析煤壁崩落过程及其诱因,研究顶板、煤壁破裂微震动态响应特征,了解采动应力显现、调整变化规律。优选小波基函数,按照频率顺序将半小时内396次采动效应触发的微震事件进行小波包4层分解、重构;根据采动顺序和信号优势频带,将采动微震响应信号划分为爆破、煤壁崩落、顶板和煤壁破裂4类信号,采用归一化频带能量分析顶板、煤壁破裂事件的变化趋势。爆破冲击和顶板压力导致煤壁崩落,顶板压力还会导致煤壁破裂,顶板和煤壁破裂是煤巷采动应力的具体显现。顶板压力初期显现剧烈,爆破结束1.6 s内煤壁发生5次崩落,1.933 s时达到峰值、24.89 min趋于稳定;顶板破裂事件主要集中在初期2 min内,相应的事件率为76.2%。煤壁压力滞后顶板压力5.8 s后显现,3.71 min后达到峰值、29.217 min稳定;煤壁破裂事件主要集中在初期5 min内,相应的事件率为45.9%。顶板、煤壁破裂事件及其优势频带能量变化趋势揭示采动应力转移、调整过程,采动效应稳定与否可用于煤与瓦斯突出预警,并值得进一步深入研究。 展开更多
关键词 采矿工程 采动微震响应 煤岩破裂 优势频带归一化能量 采动应力变化 煤与瓦斯突出预警
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基于高精度微震监测的承压水上底抽巷合理位置研究 被引量:6
14
作者 于春生 翟常治 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第9期52-58,共7页
以古汉山矿1604工作面为研究背景,采用高精度微震监测和数值模拟,研究了工作面回采过程中底抽巷围岩动态破坏特征以及底板突水危险性。结果表明:工作面两巷外侧底板岩体在沿空侧与沿实体煤侧出现不对称能量释放现象,其中沿实体煤侧运输... 以古汉山矿1604工作面为研究背景,采用高精度微震监测和数值模拟,研究了工作面回采过程中底抽巷围岩动态破坏特征以及底板突水危险性。结果表明:工作面两巷外侧底板岩体在沿空侧与沿实体煤侧出现不对称能量释放现象,其中沿实体煤侧运输巷外侧底板破坏尺度最大,深度约30 m;底抽巷位于底板下12 m、内错运输巷8 m位置时,巷道围岩释放能量密度值介于5~50 J/m^2,结合巷道围岩变形监测结果认为底抽巷位于该位置时受开采扰动程度较低;若底抽巷位于运输巷正下方或者外错于运输巷,围岩释放能量密度值均大于100 J/m^2,受开采扰动程度高。数值模拟结果表明底抽巷内错回采巷道8 m时处于底板卸压区,位于回采巷道正下方和外错回采巷道时处于应力集中区,受采动影响程度高,与微震监测结果较吻合。 展开更多
关键词 底抽巷 高精度微震 开采扰动 能量释放 数值模拟
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微地震技术在农安油页岩靶区的应用 被引量:3
15
作者 金泽龙 柳云龙 温洪涛 《世界地质》 CAS 2015年第4期1091-1097,共7页
微地震初至时间拾取是微地震资料处理过程中的一个重要步骤,也是地层速度模型建立的重要依据。为提高拾取精度,本文提出一种新的自动拾取初至时间的方法,计算三分量地震数据的小时窗协方差矩阵特征值,将其作为特征函数引入到STA/LTA能... 微地震初至时间拾取是微地震资料处理过程中的一个重要步骤,也是地层速度模型建立的重要依据。为提高拾取精度,本文提出一种新的自动拾取初至时间的方法,计算三分量地震数据的小时窗协方差矩阵特征值,将其作为特征函数引入到STA/LTA能量比法当中,从而实现自动拾取初至时间,并结合P波时差法完成震源定位。理论模型及农安浅井油页岩水力压裂试验的微地震资料处理结果表明,该方法可以有效地拾取微地震初至时间并实现震源定位。 展开更多
关键词 初至拾取 微地震定位 射孔 STA/LTA能量比法
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砂岩单轴压缩微震响应小波包能谱特征 被引量:2
16
作者 雷文杰 王洪栋 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期1111-1115,共5页
选取砂岩岩样,通过装有ESG微震监测系统的MTS液压伺服试验机进行单轴压缩实验,分析在加载模式下的岩石强度及变形破坏特征。运用小波包能量谱理论,提取了突变信号的频带能量和事件数,获得了砂岩单轴压缩条件下的应力应变曲线以及应力应... 选取砂岩岩样,通过装有ESG微震监测系统的MTS液压伺服试验机进行单轴压缩实验,分析在加载模式下的岩石强度及变形破坏特征。运用小波包能量谱理论,提取了突变信号的频带能量和事件数,获得了砂岩单轴压缩条件下的应力应变曲线以及应力应变过程曲线中4个阶段的微震响应特征。在初始压密和弹性阶段,没有微震信号、频带归一化能量为零、事件数为零;在应力屈服阶段,微震信号多、频带归一化能量大、有大量事件数产生;在破坏阶段,微震信号丰富、频带归一化能量达到峰值后降低、事件数减少。砂岩破裂微震信号频率响应主要集中在375-625 Hz。由于岩石每个变形阶段具有不同的微震响应特征,因此,可用微震动态响应小波包能谱特征来表征岩石的微观损伤演化和预测现场工程岩体的宏观断裂失稳过程。 展开更多
关键词 微震 单轴压缩 归一化频带能量 事件数 小波包能量谱
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煤样剪切试验微震响应小波包能谱特征
17
作者 王洪栋 张玉贵 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第12期23-26,共4页
选取煤体试样,采用装备ESG微震监测系统的日本岛津公司生产的AG-I250KN型精密电子万能材料试验机,分析在剪切模式下,煤样强度及变形破坏特征,运用小波包能量谱理论,提取突变信号的频带能量和事件数,获得了煤样剪切条件下的应力应变曲线... 选取煤体试样,采用装备ESG微震监测系统的日本岛津公司生产的AG-I250KN型精密电子万能材料试验机,分析在剪切模式下,煤样强度及变形破坏特征,运用小波包能量谱理论,提取突变信号的频带能量和事件数,获得了煤样剪切条件下的应力应变曲线以及应力应变过程曲线中4个阶段的微震响应特征;在初始压密和弹性阶段,没有微震信号、频带归一化能量为0、事件数为0;在应力屈服阶段,微震信号多、频带归一化能量大、有大量事件数产生;在破坏阶段,微震信号丰富、频带归一化能量达到峰值后降低、事件数减少。分析得出煤样破裂微震信号频率响应主要集中在625-1 000 Hz。 展开更多
关键词 微震 声发射 小波包能谱 煤岩剪切 煤岩破裂 频带能量 事件数
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